전신마취로 의식을 잃은 사람의 뇌도 소리 차이를 구분하고, 단어의 뜻에 따라 다르게 반응한다는 연구 결과가 6일(현지 시각) 국제학술지 네이처에 발표됐다. '잠든 듯 보이는' 뇌가 완전히 꺼진 것이 아니라, 외부에서 들려오는 말을 단순한 소리 이상으로 처리하고 있다는 것이다.
미국 베일러 의대와 하버드 의대 매사추세츠종합병원 공동 연구팀은 뇌전증 환자 7명이 측두엽 앞부분을 절제하는 수술을 받는 동안 해마에 초고밀도 신경 전극을 삽입해 신경세포 활동을 실시간으로 기록했다. 환자들은 프로포폴로 전신마취된 상태였다. 연구팀은 먼저 환자 3명에게 반복되는 표준음과 간헐적으로 삽입된 이상음을 들려줬다. 마취 상태의 해마 신경세포 상당수가 소리에 반응했고, 반복되는 표준음과 갑자기 등장한 다른 소리를 구분했다. 특히 시간이 지나면서 이 구분 능력은 더 뚜렷해졌다. 약 10분 동안 실험이 진행되는 사이 해마의 신경세포 집단은 '다른 소리'를 더 잘 분리해 내는 방향으로 반응 패턴을 바꿨다.
더 놀라운 결과는 언어 실험에서 나왔다. 연구팀은 마취 환자 4명에게 10~20분 분량의 팟캐스트를 들려주고, 단어가 나오는 순간마다 해마 신경세포의 반응을 분석했다. 그 결과 신경세포 반응만으로도 환자가 들은 단어가 사람 이름인지, 장소인지, 감정 표현인지, 숫자인지 등을 어느 정도 가려낼 수 있었다. 명사·대명사·전치사·형용사 등 품사에 따라서도 신경세포 반응은 달라졌다.
수술 후 환자들 누구도 수술 중 들려준 소리를 기억하지 못했다. 뇌는 듣고 있었지만, 기억으로 남기지는 않은 것이다. 연구팀은 "마취로 의식이 없는 상태에서도 뇌가 소리의 변화와 말의 의미 정보를 처리할 수 있다는 점을 보여준다"고 밝혔다. 의식은 사라졌지만 뇌 깊숙한 곳의 신경세포들은 소리를 구분하고, 단어의 의미 차이에 따라 다르게 반응한다는 것이다.
다만 이번 연구는 실험 대상자가 7명으로 적었고, 프로포폴 마취 상태에서 관찰한 결과여서 다른 마취제나 수면, 혼수 상태에서도 같은 현상이 나타나는지는 추가 연구가 필요하다.